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文档简介
1、第三章机械加工质量,31机械加工精度概念 一、精度与加工误差: 1.加工精度:指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的相符程度。 2.加工误差: 3.形状位置精度及尺寸公差的关系:形状误差应该限制在位置公差内,位置公差要限制在尺寸公差内。既形状公差位置公差尺寸公差。 二、原始误差: 1.原始误差的含义:指工艺系统的各种误差。 2.原始误差主要有:工艺系统的受力、受热引起的误差变形等。,32产生加工误差的主要因素,一、原理误差: 1.定义:指采用近似的成形运动或近似刀具轮廓进行加工而产生的误差。 2.特点:简化机床、刀具结构;提高效率和效益。 二、机床的几何误差: 1.导轨误差: 导轨在水平、
2、垂直平面内直线度误差(3-2);主轴与导轨平行度误差(3-4)。 2.机床的主轴回转误差 定义:指主轴实际回转轴线相对理论回转轴线的“漂移”。 分类:轴向窜动;径向跳动;角度摆动。 影响因素:主轴误差、 轴承误差及热变形误差。 3. 传动链误差:传动元件、制造、安装误差。 三、其它误差:刀具、夹具和测量调整误差。,四、工艺系统受力变形引起的误差,1.工艺系统的定义: 由机床、夹具、工件和刀具构成的系统为工艺系统。 2.物体刚度的定义: 物体抵抗外力欲使其变形的能力。 3.工艺系统的刚度: 零件加工表面法向法向分力,与刀具在切削力的作用下,相对工件在该方向的位移y的比值。 4.工艺系统刚度的一般
3、表达式: Js= F y / y 5.影响机床部件刚度因素 1)连接表面接触变形的影响。 2)部件中薄弱零件的影响。 3)间隙、摩擦力的影响。,6.工艺系统受力变形引起的加工误差: 1)由于切削力着力点位置变化而使零件产生形状误差。 2)由于切削力大小变化引起的加工误差: a.毛坯几何形状引起的切削力变化。 b.由于材料硬度不均引起切削力变化。 C.刀具变形引起的误差。 3)其它力引起的加工误差 a.重力、夹紧力引起的加工误差。 b.惯性力、传动力引起加误差。 C.误差复映现象:,五、工艺系统受热变形引起的误差,1.工艺系统热源及热平衡 1)热源: 内部热源: 切削热由刀具与工件、切削摩擦产生
4、;摩擦热由运动部分摩擦产生。 外部热源: 环境温度指工作环境;热辐射指太阳光辐射。 2)热平衡:Q吸 = Q散 2.机床热变形引起的加工误差 1)主轴热变形而产生的加工误差。 2)导轨热变形而产生的加工误差。,3.工件热变形引起的加工误差: 1)轴类零件易产生形状、尺寸误差。 2)丝杠易产生螺距累积误差。 3)床身导轨面的磨削,导轨易产生直线度误差。 4)薄圆环磨削,易产生圆度误差。 4.减少热变形的措施: 减少切削热;降低摩擦热;隔离热源;强制冷却;恒温加工;热补偿法等。,六、工件内应力产生加工误差,1.内应力的概念 1)内应力的含义:指除去载荷后,存在工件内的应力。 2)内应力来源及特点
5、来源:金属内部组织发生不均匀变化而产生。 特点:是一种不稳定状态。 2.内应力产生的原因: 毛坯制造、冷校直、机械加工等易产生内应力。 3.消除内应力的方法 1)合理设计的零件结构。 2)采用时效处理、退火和正火的热处理方法。 3)合理安排机械加工工艺。,33表面质量的含义及影响因素,一、表面质量含义: 是零件加工后表面层状态完整性的表怔。它主要包括表面的几何特征和表层物理力学性能。 1.表面的几何特征 1)表面粗糙度:指已加工面的微观几何形状误差。 2)表面波度:即介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。 2.表层物理力学性能 1)加工硬化:工件加工后表面强度、硬度提高象。
6、 2)表面层的残余应力 指机械加工中工件表面层所产生的残余应力。 3)表面层金相组织变化。 加工后工件表层金属的金相组织发生了变化。,二、影响表面粗糙度的因素及控制,1.影响表面粗糙度的主要因素 1)几何因素: 是刀刃和工件相对运动轨迹所形成的残面积。 2)物理因素:是在加工过程中在工件表面产生塑性变形,并产生积屑瘤、鳞刺和振动等。 2积屑瘤 1)积屑瘤定义 在一定的条件下切削塑性金属时,由于前刀面挤压及摩擦的作用,使切屑底层中的一部分金属停滞和堆积在切削刃口附近,形成硬块,能代替 切削刃进行切削,这个硬块称为切屑瘤。,2)积屑瘤产生的原因 切屑底面对前刀面强烈摩擦,当接触面达到一定温度和压力
7、时,表面产生粘结现象,形成积屑瘤。 3)积屑瘤的特点:不稳定性, 4)积屑瘤的控制措施: 提高工件材料硬度;选择低、高速切削;采用切削液;增大前角,减小切削厚度等。 3.降低表面粗糙度值的主要措施 1)选择合理的切削用量: 采用小进给量;低、高速切削;防止打滑现象。 2)选择合理的刀具几何参数: 增大刃倾;刀尖圆弧半径;减小主偏、副偏角等。 3)改善工件材料的性能 采用合理的热处理方法改善材料的性能。 4)合理选择切削液 5)选择合适刀具材料,三、影响表层物理力学性能因素,1.加工硬化: 1)产生的原因: 金属层在切削力作用下产生变形。 2)加工硬化表示方法: 常用硬化层深度hd和硬化程度N表
8、示。 3)影响加工硬化的主要因素: 刀具、切削用量、工件材料: 2.表面层的残余应力 1)表面层残余应力产生的原因: 冷态塑变、热态塑变、金相组织变化: 2)影响表面层残余应力的因素: 切削加工、磨削加工、工件材料:,3.加工表面层金相组织变化及烧伤: 1)表面层金相组织变化的原因: 主要是加工时,产生大量的热量使工件表面温度升高,达到组织转变温度而产生的。 2)表面烧伤的形式 有回火烧伤;淬火烧伤;退火烧伤。 4.表面强化的措施 1)滚压加工: 利用具有较高硬度的滚轮或滚珠对工件表面进行加工使其产生塑性。 2)喷丸强化: 利用大量高速运动的珠丸撞击工件表面,使之产生冷应层和残余压应力的一种加
9、工方法。,四、机械加工中振动,1.强迫振动: 1)含义:是由工艺系统内,外部周期交变的激振力(振源)作用下引起的振动。 2)产生的原因: 机床上高速回转件的不平衡;传动系统中误差;切削力的变化;外部振源。 3)强迫振动的特点: a.振动自身不能引起干扰力的变化,干扰力停止,振动停止。 b.强迫振动的频率与外界干扰力频率相同。 c.强迫振动的振幅大小与初始条件无关,主要取决于干扰力的频率与系统固有频率的比值。当=1时振幅大,这种现象称共振。 4)减少强迫振动的措施: 消除振源;提高刚度;隔振;采用减振器和阻尼器等。,2.自激振动 1)定义:由振动系统本身产生的交变力激发和维持的振动。 2)特点:a .是一种不衰减的振动;b.频率等于固有频率;c.振幅大小取决于输入和消耗能量对比,输入能量大于消耗能量振动能维持,否则停止。 3)减轻和消除的措施: a.合理选择切削用量:VC或VC,则振动;f,则振动;ap,则振幅A。 b.合理的选择刀具的几何参数:前角和主偏角增大,则振幅减小;的后角和刀尖圆弧半径减小,则振幅减小。 c.提高系统刚度和采用减振装置。,34表面质量对零件使用性能的影响,一、表面质量对零件耐磨性的影响 1.表面糙度Ra的影响: 表面糙度Ra提高,则耐磨性降低。 2.冷作硬化的影响:冷硬现象提高耐磨性。 二、表面质量对耐蚀性影
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